氢能源消防安全对策研究

黄志勇 龚兴夏(中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

消防安全是生产安全管理的重点关注内容，氢能源是一种新型的清洁能源，广泛应用到了工业生产与汽车驱动、航空航天等领域，而氢能源运行中安全控制的重点内容较多，消防安全控制不仅要关注氢能源生产环节，还应综合分析氢能源产品的储运、使用防火需求，在氢能源体系中落实防火安全控制责任，保证氢能源能够向着更加安全、高效的方向发展。

1 氢能源火灾风险分析

1.1 氢元素的消防安全风险

氢元素具有较高的化学反应活性，它在常温环境下是一种气体，可燃性较高，如果纯净氢气与空气混合并引燃就会产生蓝色火焰并放热，氢气的空气环境燃点较低，并且，氢气与氧气以特定比例混合，或者在空气中混入一定比例的氢气就会发生爆炸，其危害较大，必须给予控制，否则后果不堪设想。由于氢气氧化能量相对较高，因此当前航空飞机会用液化氢气作为驱动燃料，也正是由于其易燃易爆的特性，在生产中氢气通常被划分到甲类火灾危险物范围中。

1.2 氢能源产品生产中的火灾风险分析

虽然氢元素在地球上有巨大含量，但是我们各领域生产中所使用的氢能源产品则是利用化学生产技术人工制造的，当前氢能源产品的常用生产技术为水电解制氢生产技术与化石燃料制氢技术。当前世界上氢产品年产量达到了5000万吨，其中95%以上的商业氢能源产品是利用矿石能源燃烧所释放的能量生产出来的，矿物化石燃料燃烧制氢生产的成本较低且操作生产线也较为成熟，矿物燃料制氢的具体措施有四种方式：其一为甲烷重整制氢技术，其二则是天然气热解制氢生产技术，其三则是煤气化制氢技术，最后是重油部分氢化生产技术。根据氢能源产品生产环节的特点分析可知其主要防火风险如下：氢能源生产中所用原材料都属于易燃易爆范畴，我们根据其生产技术的所用材料分析可以看出，甲烷及天然气、石油都是非常危险的甲类易燃危险物，而煤炭也是一种火灾危险性物质，原材料的消防管理需求较高。并且当前氢能源产品生产的过程也程度众多，设施与技术都非常复杂，在生产中半成品的性状也会发生变化，气态与液态产物交替出现，对生产传输及发生设备的控制要求较高，设备的承压能力及防腐能力都必须达标才能确保生产过程中各工序生产的消防安全，并且在生产中一定要做好消防应急部署，保证一旦发生火灾就能够第一时间进行控制，以防酿成无可挽回的恶果。除此以外，氢能源产品生产过程中的副产物比如碳氧化物等在清除过程中要动用明火，也有一定的火灾隐患存在。

1.3 氢能源存储过程中的火灾隐患

氢气作为一种气态能源物质，其存储难度相对较大，因此需要对其进行转化，常用的存储前处理方式有压缩、液化以及碳吸附、利用金属氧化物进行存储，当前在氢能源生产中应用最为广泛的存储方式有两种一种是压缩存储，另一种则是液化存储，这两种存储方式都是以氢物理性质变化为前提的，其存储与释放过程相对简便。压缩存储是通过高压手段将氢气压缩至高压钢瓶当中，这种存储方式使用中氢气压缩后压强极大，很容易对钢瓶造成损坏，在钢瓶上出现氢脆裂纹后整体使用安全性就会大大降低，裂纹形成泄露通道后就会带来火灾隐患，压缩存储的方式虽然可以降低氢能源存储的成本，操作也相对简单，但是存在消防隐患，在生产中应用的安全控制需求较高。而液化氢能源存储的技术手段则是将氢的温度降低到其沸点以下使氢发生液化而后将其存储起来，其存储过程虽然压力较小不会导致氢脆裂纹的出现，但是超低温环境是液化保存的前提，一旦温度变化就会导致液化氢能源产品迅速气化而爆发出巨大转化物理能量从而引发爆炸。氢能源产品的存储的环境相对特殊，容易发生火灾后爆炸，消防安全管理需求较高，必须根据实际情况做好部署，以防消防事故的发生。

1.4 氢能源产品运输过程中的消防隐患

氢能源产品的运输也是首先利用液化或压缩的技术手段将氢气转化为存储状态后利用槽罐车完成氢产品的运输，其运输过程有诸多环节都会带来消防隐患。首先槽罐车上用于氢能源产品存储的储罐及对应阀门等保护设施如果存在损坏，就会导致氢能源产品在储运的过程中发生泄漏而造成消防事故的发生。其次氢能源产品的运输过程中的驾驶安全，由于氢能源槽罐车在行驶过程中存在更大驾驶难度，容易引发交通事故，而在发生车辆刮擦或碰撞时就会导致氢能源泄露而发生爆炸，现实中也确实有很多司机在行驶过程中为了节约时间而违规操作，导致氢能源槽罐车行驶安全效果较差，因此应强化槽罐车运输过程中的安全管理意识。

2 氢能源消防风险控制措施

2.1 各环节落实消防安全控制责任

对于氢能源的生产厂家来说，无论是消防安全责任人，还是消防安全管理人，还是企业的员工，都有义务和责任接受消防安全培训，只有在“人”的层面主动重视消防安全工作，坚决落实消防安全责任，企业的消防安全氛围才可能形成，火灾事故就不会发生。因此，氢能源企业的消防安全责任人应按照国务院颁布的《消防安全责任制实施办法》中的相关规定，认真贯彻落实法律和规章制度要求的各项责任，组织制定企业的消防安全管理规定，统筹和计划消防安全的经费，从上层领导开始重视消防安全工作。消防安全管理人应当主抓单位消防安全的落实工作，按照公安部61号令中的相关要求定期组织开展防火检查和防火巡查，确保厂区内的消防设施完整好用，定期开展消防安全培训教育和消防演练，使所有员工认识到火灾的危险性和法律赋予自己的安全责任。

定期和不定期检查各项消防设施，特别是火灾报警系统的运行工况情况、各火灾报警探测器是否已失效，按时对各消防设施进行检验和校正，对火灾报警系统的联锁情况进行定期检测。

2.2 提升氢能源安全工程消防技术水平

氢能源在常温常压下是气体状态，属于C类火灾，在超低温状态下成液体状态，属于B类火灾。在对B、C类火灾进行扑救时只能选用气体灭火剂进行扑救。我国目前常用的气体灭火剂有二氧化碳灭火剂和IG541灭火剂，这两种灭火器都存在储存容量小、灭火效率低等问题。可以预想到的是，伴随着科学技术的不断发展和进步，氢能源这种可再生能源会被广泛运用到各个领域当中，一些储存容量大的加氢站也会不断建设，仅仅依靠现有的传统灭火剂很难应对未来的新能源火灾，一旦大规模的氢能源生产厂房发生火灾，目前常用的气体灭火装置难免会出现“杯水车薪”的局面。另外，在火灾探测器生产及使用方面也有类似的问题。因此在消防器械、材料生产、电气及自控消防系统的升级科研过程中一定要根据当前氢能源行业的需求进行针对性灭火剂及消防器材的研究与生产，特别是氢能源可燃气体探测、红外火焰探测技术、火焰图像探测技术、光纤测温探测技术、消防联动控制技术的提升氢燃烧与爆炸事故中消防设施、火灾前期监测和预防、灭火材料的使用效果，为氢能源安全生产与使用提供消防保障。

2.3 应根据时代发展完善氢能源消防安全法规

我国经济与科技发展过于迅速，各领域的法律法规还有不够健全之处，氢能利用过程中各项技术的发展及生产设备的更新需要遵循一定的管理标准与制度体系，但是各地针对氢能源生产及储运、使用的管理规定相对较少，也没有特别权威的行业规范，因此在氢能源安全管理工作中还是存在一些管理细节上的问题。尤其是跨区域氢能源储运工作中甚至还存在管理制度不协调的尴尬，在实际落实方面部分氢能源安全管理工作规范也存在落实困难的问题。未来国家及地方政府应更关注新型能源物质的使用及生产安全，针对氢能源生产及储运使用等环节的消防需求进行分析，并制定具有指导性的消防管理规范，保证氢能源生产的厂房及库房消防设计效果，并详细规定氢能源生产及储运使用需要配备的消防设备、氢能源生产材料及中间产品的存储消防管理内容等。当前各地政府还应强化氢能源产品生产及储运企业的消防安全检查效力，并构建氢能源行业消防安全评价体系，根据企业消防工作的规范性情况为企业打分，一定周期内分数较低的企业应勒令整顿，保证氢能源行业企业消防安全门槛的作用。

2.4 强化氢能源行业人员消防安全培训的效力

在氢能源行业运行中，各企业参与生产的人员众多，这些人员的操作工序消防控制效果对氢能源企业生产安全性优化有较大影响，在当前的社会环境下，人们对于消防安全的认知与重视程度普遍不足，在一些企业生产中部分员工在经验主义、侥幸心理的影响下实际操作就会不规范。而根据氢能源各环节安全风险分析与评估结果分析，在氢能源生产、储运及使用各环节做好消防安全培训能够有效保证操作人员动作的规范性与安全性，同时由于培训会使用大量消防事故案例作为宣教素材，也会使氢能源从业人员认识到各项操作消防安全控制的必要性，在实际生产中真正落实消防安全技术操作，并且消防安全培训工作还需向技术人员灌输消防器械与药剂的使用技巧，保证氢能源各环节人员的消防操作能力在生产消防安全需求范围内。

3 结语

总之，在氢能源生产及运用过程中必须明确氢能源产品及原料的火灾危害，强化防火、防爆安全风险控制力度，氢能源安全管理不仅要监理完善的防火、防爆安全控制制度体系，构建能够有效落实氢能源安全管理责任的管理层级，保证氢能源防火安全效力，提升氢能源生产、储运以及使用过程中的安全性，进而为我国各领域发展提供安全能源驱动。